论文研究-基于网络的远程测控系统的研究 .pdf

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基于网络的远程测控系统的研究,井超,,本文以工业设备的远程控制为研究对象,拟为设备的所有者和使用者服务,以保证设备的安全稳定为目标,提出一种基于Internet网络环境�
山国武技文在线 设备旦和远程服务器连通后,等待服务器转发来自局域网管理机的命令,根据预先定 义的信息格式和协议,设备定期为服务器更新各项参数,并用其内嵌的控制系统对服务器发 米的特殊命令进行解析、执行或发送相应设备的实时参数反馈给服务器,服务器再根据这些 参数对设备运行情況进行实时跟踪和分析,如果某项数据发生异常,服务器还可以在没有管 理者命令的情况下关闭设各。 远程测控系统通信方案 在服务器与设各的连接方面,本方案的成本并不是很大,拟通过串线来完成服务器与 设备之间的连接。串行∏不同于并行∏之处在于它的数据和控制信息是·位接位串行地传 送下去。这样,虽然绝对速度会慢一些,但传送距离较并行凵更长,因此长距离的通信应使 用串行口。对于本方案,可以把 虚拟仪器软件和本地服务器安装在同一台主机上 用串口线从口引出再进入同一台主机的端口,用串口来实现服务器与远程设备 之间的全双工通信。信息采集子系统,上要是基于这样的服务器与设各之间的通信。对于信 息流量、准确性要求,串口的速度可以满足要求。通过以服务器为核心的信息采集子系统, 整个测控网终形成闭环体系,如图所小 本地测掉系统结木 测控指令 测控指令 远程测控指令 测控数据返回 数据返叫 运行状态参数 图本地测控系统结构 其中,管理员或使用者进入服务器的测控系统软件后可以选择被控对象,此时服务器已 经在定期为数据库更新各项数据的数值,人们就可以査看到服务器从数据库中取出的该设各 的各项参数值。通信服务器系统通过创建一个基于串口的输入输出流和远程被控对象进行连 接,连接建立后,服务器管理端程序即可分δ各项薮值,必要时通过此薮据通道将控制指令 及相关数据发送到被控设备上,同时也启动了数据接收线程以定期获得远程被控对黎的相关 数据,从而可以通过网终构成闭环,为高效、安全的工业设备测量,分析与控制服务提供了 保障 远程测控系统软件设计 远程测控系统软件设计按照功能划分主要有两个部分服务尜响应网络的相关软件设 计,基于 虚拟仪器的控制器设计。冽终部分的核心,是服务器子系统。服务器端 山国武技文在线 负责完成三方面功能,是响应用广的网络请求、数捱的读取与通信,二是数据获取,分析 与监测,发现异常数据岀现时进行报警或关闭设备等处理工作,三是数据库设计、管理与维 护。其详细构成见图 服务器子系统结构 服务器系统」 匚通信模块」 匚颞据库桢块 数据监控模块 [命令发[数据接收[实时越界参数 设备系统数据 嗑控报警修正 管理‖分析‖维护 图服务器子系统结构 被控改备上软件方血除了对控制指令进行解码、执行外,主要实现远程服务器端和设备 以硬件之间的串口协议与控制功能。这种信息编码是建立在双方都可识别的基础之上,双方 都向对方提供可靠的编码,以满足网络控制系统对数据的可靠性和正确性的要求。同时两端 的串凵还可以设定流量,提供流量控制,双方都提供了固定大小的发送接收缓冲区,接收方 只允许发送方发送自己所能接受的数据量,防止快发慢收所可能造成的接收缓冲区溢出的故 障 设备端侦听从服务器端发送的控制信号或命令,定时发送给服务器端来自设备的主 要运行性能指标工作电压、工作电流、温度、故障、过压、过流等。 设备端拟通过传感器采集并保存数据(使用 模拟)。 数据通信模块 数据通信的绝大部分工作依赖于服务器。对于服务器而言,有两类客户端,一类是面向 设备用户的设备客户端,一类是面向网终和数据库管理的客户端。服务器对连接上的客户先 进行身份和职能验证识别后,再给与相应的杈限 服务器在设备工作与连接成功之后,根据数据库中的用户信息判断其此用户是否登录, 若是则将此服务器可提供的设备列表给使用者选择。服务器可以根据需要与设备建立连接, 它可以直接读取数据库中的用户、产品信息和设备使用和操作的历史数据,也可以向设备发 送控制查询指令,而用户发出的指令及设备返回的数据均通过服务器休存和转发。如是普通 用户,则权限相对管人员权限较小,主要是设备工作信息的浏览査询,利用或者 网络方式进入,使用方便,为系统功能扩充也留下了广阔的空间。 本方案中,服务器端软件设计主要用语言编写,针对语言跨平台和次编 译到处运行的特点,可以把服务器端软件方便地移植到其他系统中去,而且语言具有 响应快速的特点,这样为我们的远程测控都是比较有利的!远程通信带来的主要问题体现在 两方面,就是网终延时和数据的有效性的问题。当网终延时过长,服务器会职能判断设备的 工作情况,来根据工作情况来代替管理者传输测控指令,或者关闭异常的设备。为了保证数 据有效性,采用了同步获取数据的方法,去与其他进程互斥,这样尽可能保证数据的准确性 山国武技文在线 有效性!出于安全性考虑,可以考虑对服务器和家电设备之间的数据通信进行数据加密处 理 数据库管理模块 数据库主要功能是存储客户端的信息,保存信息家电运行数据和操作的历史记录,方便 技术人员对信息家电的维护工作。数据库采用 开发服务器端免费的数据厍管理系统。 根据客户端的类型分为两部分,一部分面向一般人员的基木信息库,包括技术人员的用户名、 密码、操作权限等信息,另一部分则是面向设备管理者的设备参数及设备使用情況的信息、。 为了方便对信息家电用户及设备的基本資料进行访问、管理和维护,系统根据不同的杈 限授予管者査询、修改、维扩薮据库等功能,这些权限信息存储在数据库管理员信息表中, 每次管理机的使用都必须提供管理员的用户名、密码。面冋信息家电部分的数据库数据表主 要有用户信息表、已注册用户表、运行状态表、设备操作记录表等,对设备和用户的基本信 息,是否连接上网,运行状态,各项参数等进行记录。这部分数据表也是管理系统软件进 行设备状况分析的重要依据。 局域网管理机软件设计 作为一个远程测控系统,服务器端应具备提供远程登录、远程数据库操作、设备的实时 测量和控制等基本功能。远程测控系统对于用户来说,应使其数据库中纷繁的数据对于用户 来讲是清晰透明的,因此良好的用户界面是其所必需的。用户用手机和浏览器登陆访问时的 界面示意图见图,图: 远栏沏控系统 帐 密码 亘设 口注用新帐号 使月说明 图用户登录界面 测控空油井x本 tempe-ature 30 stres ratet ddr 90 关闭此设备 测控目标的历史记录 返回 图服务器反馈信息 山国武技文在线 设备技术人员根据设各具体特性来对设各进行监测分析,并且将服务器转发的设备运行 数据转换为相应的指示灯或波形的直观的数量值,便于技术员进行实时在线分析。技术人员 还可以根据记录的数据进行数据分析,引出数据报表,使远程数据更加直观。监测软件除了 提供实时监测外,及时给出报警信息也是很重要的一个方面。当检测到有异常数据时,记录 下家电设备的、参数、异常数据、发生时间以及对其执行的操作等到数据库中,并进行实 时报警。报警也可以采用分级机制,以信号灯提示、响铃提示、强行断电保护等方式实现。 信息家电设备故障的断定,主要是依赖于数据厍中存储的参数规范表。但是在不同的地区、 不同的气候、不同的使用环境下,设备正常运行的参数范围并不完仝一致,这也需要管理者 根据不冋的情况来设定不同的定限值。因此,当检测到设备运行参数越界时,本监测系统 釆取与设备自身历史运行数据、和管理者设定的定限值来进行综合比较的方式完成数据分 析,然后再做出报警决断,以降低误报詟率,提高准确性。并记录操作,根据结果,经管理 员确认后进行该设备的诊断与相应的维扩 小结 随着计算杋技术和网终通信技术的发展,世纪的信息化社会已进入网络时代,互联网 技术、嵌入式信息处理在各个领域的广泛应用,网络无处不在,计算与分析也无处不在,其 必将成为计算机技术发展的潮沇。作为多项高新技术合成的产物,手机、电脑等使用网络的 电了产品占据消费类电了产品主导地位,已成为必然的趋势,而对于这些产品的使用上,我 们应多尝试去发挥他们更大的功能。同时由于激烈的竞争,我们只有让我们的工业设备工作 于安全稳定的情况下,才可以使我们的工作顺利开展,来保证我们的利益。本文拟为工业设 各生产管理者与使用者分析开发一套远程测控系统,使用基于 的虚拟仪器软件来 模拟设备硬件,通过串口协议实现通信。利用与服务模式和数据库技术,这样设备 管理人员就可以轻松通过 便捷的实现跨地域设各检测,分析和维护,达到资源共亨、 数据可比和节省维护费用的目的。 山国武技文在线 参考文献 杨乐,李海涛,赵勇等 高级程序设计北京:清华大学出版社, 曹军义,刘曙光.基于 为远程测控技术 张召,张焕春分布式测控系统模型的研究.计算机测量与控制 熊辉,夏建刚,黄华,工丹淋.基于和 的远程家庭测控系统 四川大学学报(自然 科学版) 吉兆兵,冯长江,赵盼,郎宾.基于 远程测控系统的岍究.微计算机信息,自动化技术与 计算机技术 古兆兵,冯长江基丁 远程测控系统的硏究,微汁算机信息,

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